Pumpen- und Dosiertechnik

Für eine flexible und präzise Einstellung von 2K Mischungsverhältnissen innerhalb eines Dosierzyklus hat sich das von ViscoTec angewandte Endloskolbenprinzip als bewährte Technologie erwiesen.

25. Juli 2013

Bei diesem Verfahren handelt es sich um ein volumetrisches Dosierprinzip, das auch bei schwankenden Medienviskositäten höchste Dosiergenauigkeiten zeigt. Durch das Zusammenspiel zwischen Rotor und Stator entstehen abgeschlossene Kammern mit identischen Volumina, die sich während des Dosierprozesses nicht verändern.

Die besondere Dosiergeometrie der Dispenser garantiert einen für die exakte Steuerung von Mischungsverhältnissen wichtigen pulsationsfreien Förderstrom. Das Medium wird von der Saug- zur Druckseite der Pumpe gefördert und folgt einem gleichmäßigen und kontinuierlichen Bewegungsstrom in einer Richtung. Umgesetzt auf die Konfiguration von 2-Komponenten-Dosiersystemen werden zwei Dosierpumpen V-förmig nebeneinander direkt an einen Mischkopf angebunden. In diesem totraum-optimierten Mischkopf werden A- und B- Komponente des Silikons durch zwei getrennt voneinander verlaufende Kanäle dem statischen Mischer zugeführt.

Die besondere Ausführung der Auslassöffnung verlängert die getrennte Zufuhrstrecke der Komponenten in das statische Mischrohr hinein und unterbindet zuverlässig eine direkte Aushärtereaktion im Mischkopf selbst. Die direkte Zusammenführung der Dosierpumpen am Mischkopf und die Einhaltung kurzer Dosierstrecken nach den Pumpenausgängen eliminieren Dosierungenauigkeiten die ansonsten durch unkontrollierbare Druckprofile auf langen Förderstrecken entstehen. Die vorgegebenen Mischungsverhältnisse können mit dem beschriebenen Anlagenaufbau mit hohen Genauigkeiten eingehalten werden.

Auf Basis der erreichbaren Dosiergenauigkeiten des Systems wird die dynamische Änderung der Mischungsverhältnisse beim Materialauftrag durch eine variable Steuerung der individuellen Fördermenge pro Medienkanal erreicht. Die verwendete Exzenterpumpen-Technologie arbeitet strikt volumetrisch. Mit jeder Pumpenumdrehung wird immer ein fest definiertes Medienvolumen dosiert, mit einer definierten Drehzahl in U pro Zeiteinheit wird eine Fördermenge in ml pro Zeiteinheit festgelegt. Es besteht eine lineare Übereinstimmung zwischen Dispenser-Drehzahl und Dosiermenge, d.h. doppelte Drehzahl bewirkt verzögerungsfrei doppeltes Fördervolumen.

Diese Volumengenauigkeit wird bei den Systemen höchst zuverlässig und pulsationsfrei auch bei schwankenden Viskositätswerten erreicht. Bei dem beschriebenen 2K Dosiersystem ergibt sich aus der Fördermenge pro Kanal das gewünschte Mischungsverhältnis für das 2-Komponenten Silikon. Die Motordrehzahl der Dispenserantriebe wird über ein Analogsignal gesteuert. Die Austragsmenge wird volumengenau und direkt linear zum eingestellten analogen Steuersignal am Pumpenausgang zur Verfügung gestellt. Durch dieses Funktionsprinzip bietet das System die technische Möglichkeit, die Dosiermenge pro Zeiteinheit zu jedem Zeitpunkt des Dosierprozesses stufenlos zu verändern und Mengenprofile einzusetzen. Somit können Mischungsverhältnisse beim Medienaustrag variabel gestaltet werden.

Das Steuerungskonzept für das 2K-Dosiersystem stellt 2 Schnittstellen zur Verfügung. Die Ansteuerung der Antriebseinheiten kann sowohl durch externe Signalpfade einer übergeordneten Steuerung einer Automatisierungsanlage als auch durch die speziell von ViscoTec entwickelte 2K-Dosiersteuerung erfolgen.

Grundlegend werden in der ViscoTec Steuerung alle Basisparameter des Prozesses wie Mischungsverhältnis, Dosiergeschwindigkeit und Dosiermenge voreingestellt und die Kalibrierung durchgeführt. Mit Hilfe der eingebundenen Rezeptverwaltung lassen sich unterschiedliche Mischungsverhältnisse und somit Produkteigenschaften voreinstellen, hinterlegen und mit wenigen Klicks über das Touchpanel aufrufen.

Neben der Einstellung dieser Basisparameter wie Dosiermenge, Dosiergeschwindigkeit und Mischungsverhältnis bietet die ViscoTec Steuerung auch ein umfangreiches Spektrum an einstellbaren Prozessparametern, die eine vollautomatische Produktion unterstützen und eine stabile Produktqualität ermöglichen. Die Dosiersteuerung bietet unter anderem die Option zur Festlegung und Überwachung der Dispensereingangs- und Dosierdrücke.

Bei Überschreitung der vom Anwender definierten Grenzwerte, erfolgt eine optische Anzeige am Display sowie eine elektrische Signalausgabe an externe Geräte. Verfügbar sind zusätzlich Parameter zur Angabe der Material Pot-Life sowie zur Einstellung der Spülschusswartedauer und ein Spülschusszähler. Falls innerhalb der eingestellten Pot-Life nicht mindestens das x-fache des Füllvolumens des statischen Mischers dosiert wurde, erfolgt eine Fehlermeldung durch das System. Damit wird sichergestellt, dass kein bereits reagierendes Material verwendet wird bzw. der statische Mischer aushärtet.

Mit Nutzung des Parameters für die Spülschusswartedauer kann vor Ablauf der Pot-Life durch die Steuerung ein Spülschuss ausgelöst werden. Über eine Signalausgabe an eine externe Steuerung kann durch das Handlingssystem eine für den Spülschuss definierte Achsposition angefahren werden. Um z.B. bei einem längeren Anlagenstillstand den übermäßigen Verbrauch von Silikonmaterial für Spülschüsse zu vermeiden, ist eine maximale Spülschussanzahl,- also eine Begrenzung der Anzahl durchzuführender Spülschüsse - einstellbar. Nach Erreichen dieser Maximalmenge wird durch die Steuerung eine Fehlermeldung generiert und das Bedienpersonal in der sachgerechten Anlagenführung unterstützt.

Das Endloskolbenprinzip von ViscoTec findet neben der Anwendung bei den 2K-Dosiersystemen auch bei den Materialentnahme- und Aufbereitungssystemen Anwendung. Die Materialversorgungs-strecken werden für 2K Anlagen mit parallelen Kanälen für die A- und B- Komponente ausgeführt. Damit wird bei ViscoTec über den Gesamtprozess von der Materialentleerung bis zum Dosierprozess hinweg eine einheitliche und qualitativ hochwertige Verarbeitung von Silikonen mit der dargestellten Technologie gewährleistet.